弹性反冲探测分析技术在材料氦行为研究中的应用

弹性反冲探测分析技术（ERDA）对轻元素的测定具有灵敏度高、包含深度信息的优势,因此在材料氦行为研究中发挥着重要作用。镍基哈氏N合金被认为是未来熔盐堆的结构材料,氦脆是其服役性能下降的主要因素之一。利用掠入射模式的ERDA,解析了哈氏N合金样品中的氦原子浓度及其分布,但仅局限于0~175 nm深度范围内。结果表明:在800℃的退火条件下,距离样品辐照表面~33 nm深度区域内,出现了氦原子逃逸现象。更高温度的退火（1 050℃）可加剧氦原子的逃逸,但样品中仍有氦原子滞留。另外,采用透射式的ERDA,极大地扩大了对氦原子分析的深度范围,得到了纯镍薄膜在0~950 nm深度区域内的氦原子浓度分布。这表明将块体材料制备成薄膜样品,利用透射模式的ERDA,将可以得到氦原子在更大范围内的扩散、逃逸行为。Since the elastic recoil detection analysis (ERDA) technique has the advantages of high sensitivity and deep information in analyzing the light elements, it plays an important role in the study of helium behavior in materials. Helium embrittlement is one of the main reasons for the degradation of the Hastelloy N alloy, which has been considered as the promising candidate structural material for the further molten salt reactor. In this work, the profile of helium concentrationin sample of Hastelloy N alloy was analyzed by ERDA experiments applying grazing-incidence geometry. However, the result was limited within the depth range of 0~175 nm, and it shown that helium atoms escaped in the range from the irradiated surface of the sample to the depth of ~33 nm when annealing the sample at 800℃ The annealing at higher temperature (1 050℃) increased the escape of helium atoms, but a small fraction of helium atoms still trapped in the sample. In addition, the profile of helium concentration was obtained in the helium-irradiated pure nickel film in the depth range of 0~950 nm, using the ERDA experiments in transmission geometry. This indicates that the diffusion behavior of helium atoms in bulk samples can be completely obtained using the ERDA experiments in tranmission geometry if the bulk material can be prepared into a thin film sample.     

表面高分辨弹性反冲探测分析

在中国原子能科学研究院 HI- 1 3串列加速器上建立了用 Q3D磁谱仪动量分析和ΔE- E粒子分辨对材料表面进行高分辨的弹性反冲探测分析技术 .用 1 0 0 Me V12 7I对 C/Li F多层样品的深度分布分析表明 ,表面分辨达到 1 .2 nm.所建立的ΔE(气体 ) - E(半导体 )望远镜探测器可同时分析从轻至中重的所有元素 .实测了新光电材料 Ga N,La2 Sr Cu O4 超导膜和新超硬材料 C3N4 (Si)等样品. High resolution depth profiling technique with elastic recoil detection analysis has been developed at the HI 13 tandem accelerator of CIAE. A depth resolution of 1.2 nm was achieved at the surface of the samples with the Q3D magnetic spectrometer and the focal plane detector. From light to medium heavy elements were simultaneous analyzed with a small Δ E E telescope. The method was applied to depth profile analysis of C/LiF multilayers, La 2SrCuO 4 superconductor and GaN foil samples.     

用弹性反冲探测方法分析材料中的氢分布

利用2.0—2.5MeV ⁴He 的弹性反冲探测方法,测量了二氧化硅和氮化硅膜层中的氢分布,并给出氢含量与淀积工艺条件的关系.讨论了在给定的实验条件下最大的探测深度、探测灵敏度极限和深度分辨率.     

高分辨的弹性反冲探测分析技术

在中国原子能科学研究院HI－13串列加速器上建立了一套高分辨的弹性反冲探测分析技术,用高质量的127I重离子束轰击薄膜或块材靶样品,利用Q3D磁谱仪及其焦面探测器和纵向型双向型双电离室ΔE－E望远镜探测器两套探测系统,在前角区测量了靶中各种元素的反冲能谱,利用卢瑟福散射截离子在靶材料中的阻止本领,将能谱转换成元素的深度分布,利用Q3D磁谱仪系统,对C和H等轻元素的分析得到纳米级的深度分频谱,用ΔE－E望远镜探测器可同时得到靶材料上从轻至中重各种元素的深度分布,其深度分辨率达0－30nm。     

CoFe/TiZr多层膜材料界面结构与性能的极化中子反射研究

利用极化中子反射技术较系统地研究了CoFe/TiZr复合多层膜材料界面结构,结果表明.1)从多层膜超镜传输特性角度考虑,等厚对层不如非等厚对层膜结构好.2)等厚对层的最佳退火温度约250℃,非等厚对层退火温度低于250℃影响不明显,等厚和非等厚对层经350℃退火后膜层变化严重.3)从布拉格峰位变化看,随着退火温度的升高,等厚对层膜的厚度先变小后变大;非等厚对层与之相反. 关键词： CoFe/TiZr多层膜 退火影响 膜层结构 极化中子反射     

CoFe/TiZr多层膜材料界面结构与性能的极化中子反射研究

利用极化中子反射技术较系统地研究了CoFe/TiZr复合多层膜材料界面结构，结果表明.1)从多层膜超镜传输特性角度考虑，等厚对层不如非等厚对层膜结构好.2)等厚对层的最佳退火温度约250℃，非等厚对层退火温度低于250℃影响不明显，等厚和非等厚对层经350℃退火后膜层变化严重.3)从布拉格峰位变化看，随着退火温度的升高，等厚对层膜的厚度先变小后变大；非等厚对层与之相反.     

贮氢钛膜氢含量的中子反射分析方法设计

对3 μm厚Ti膜的中子反射率谱进行理论计算,得到了Ti膜在不同含氘量(TiDc,c=0.5、1.0、1.5和2.0)、表面是否氧化下的反射率谱.数据表明,用中子反射技术可以获取含氘量和表面氧化程度等信息.同时,根据需测量的膜层最大厚度,对反射谱仪部分参数提出了要求.     

α-Si_(1-x)C_x∶H薄膜材料的弹性反冲探测分析

介绍在中国原子能科学研究院HI 13串列加速器上,对α Si1-xCx∶H薄膜样品进行弹性反冲探测分析的方法和结果.用该加速器提供的高品质127I束流轰击α Si1-xCx∶H薄膜材料样品,用ΔE(gas) E(PSD)望远镜探测器,在前角区(30°角)测量从该样品中反冲的各元素的能谱.然后用离子束分析(IBA)程序SIMNRA对能谱进行拟合,得到样品中H,C和Si的比分及深度分布.     

α-Si1-xCx:H薄膜材料的弹性反冲探测分析

介绍在中国原子能科学研究院HI-13串列加速器上，对α-Si1-xCx:H薄膜样品进行弹性反冲探测分析的方法和结果．用该加速器提供的高品质^127Ⅰ束流轰击α-Si1-xCx:H薄膜材料样品，用△E(gas)一E(PSD)望远镜探测器，在前角区(30。角)测量从该样品中反冲的各元素的能谱．然后用离子束分析(IBA)程序SIMNRA对能谱进行拟合，得到样品中H，C和Si的比分及深度分布．Elastic recoil detection analysis of α-Si_(1-x)C_(x)∶H foils has been performed at the HI-13 tandem accelerator of CIAE. High quality~(127)I beam bombards the target of α -Si_(1-x)C_(x)∶H_( ) thin film. A ΔE(gas)-(E(PSD)) telescope was used to measure the energy spectra of all elements recoiled from the samples at the angle of 30° in laboratory system. Components of H, C and Si and the profiles were obtained by simulation of the energy spectra using the program SIMNRA calculation.     

超薄Fe(4?)膜磁特性极化中子反射研究

Ultrathin Fe film 200  V/4  Fe/900  V/MgO（100） has been prepared by molecular beam epitaxy （MBE）. The structure parameters, such as the surface and interface roughness and the thickness of each layer, were obtained by X-ray and neutron reflectivity mea 关键词： 超薄Fe膜 磁特性 极化中子反射 分子束外延     

原位退火温度对Mg_2Si薄膜结构及方块电阻的影响

采用磁控溅射法和原位退火工艺在钠钙玻璃衬底上制备Mg_2Si半导体薄膜.首先在钠钙玻璃衬底上依次溅射一定厚度的Si、Mg薄膜,冷却至室温后原位退火4h,在400~600℃退火温度下制备出一系列Mg_2Si薄膜样品.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对Mg_2Si薄膜样品的晶体结构和表面形貌进行表征,利用四探针测试仪测试薄膜样品的方块电阻,讨论了原位退火温度对Mg_2Si薄膜结构、表面形貌及电学性能的影响.结果表明,采用原位退火方式成功在钠钙玻璃衬底上制备出单一相的Mg_2Si薄膜,退火温度为550℃时,结晶度最好,连续性和致密性最强,方块电阻最小.这对后续Mg_2Si薄膜器件的设计与制备提供了重要的参考.     

退火对ZnO薄膜光学特性的影响

用射频磁控溅射法在蓝宝石衬底上制备出ZnO薄膜,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和光致发光(PL)谱等研究了退火温度对ZnO薄膜结构和光学性质的影响。测量结果显示,所制备的ZnO薄膜为六角纤锌矿结构,具有沿c轴的择优取向;随着退火温度的升高,(002)XRD峰强度和平均晶粒尺寸增大,(002)XRD峰半高宽(FWHM)减小,光致发光紫外峰强度增强。结果证明,用射频磁控溅射法通过适当控制退火温度可得到高质量ZnO薄膜。     

基片温度对坡莫合金薄膜结构和磁电阻的影响

用磁控溅射方法制备了系列坡莫合金Ni80Fe20薄膜。利用X射线衍射、扫描电子显微镜和原子力显徽镜分析了薄膜的结构、晶粒取向、薄膜厚度、截面结构和表面形态。用4点探测技术测量了薄膜的电阻和磁电阻。结果表明：随衬底温度的升高，晶粒明显长大。膜内的缺陷和应力显著减小，而且增强了薄膜晶粒的[111]择优取向。结果表明，薄膜电阻率显著减小，而磁电阻显著增大。     

射频磁控溅射法制备SnS薄膜及其结构和光学特性

利用射频磁控溅射法在玻璃衬底上沉积SnS薄膜并对其进行快速退火处理,利用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、X射线能量色散谱(EDS)、原子力显微镜(AFM)和紫外-可见-近红外(UV-Vis-NIR)分光光度计研究了不同溅射功率(60~120 W)条件下制备的SnS薄膜的晶体结构、物相组成、化学组分、表面形貌以及有关光学特性。结果表明:经快速退火的薄膜均已结晶,提高溅射功率有利于改善薄膜的结晶质量、生长择优取向程度和化学配比,薄膜的平均颗粒尺寸呈增大趋势;溅射功率为100 W的薄膜样品的结晶质量和择优取向度高,薄膜应变最小,且为纯相SnS薄膜,Sn/S组分的量比为1∶1.09,吸收系数达10~5cm~(-1)量级,直接禁带宽度为1.54 eV。     

Color and optical characteristics of carbon coatings produced by magnetron sputtering

The color parameters of carbon coatings deposited by magnetron sputtering of a graphite target onto substrates of stainless steel without a sublayer and with a titanium sublayer are calculated. By numerical modeling, the refractive indices and extinction coefficients for the titanium sublayer and carboniferous film as well as the volume content of titanium dioxide in the sublayer are determined. Physico-Technical Institute of the Academy of Sciences of Belarus, 4, Zhodinskaya St., Minsk, 220141, Belarus. Translated from Zhurnal Prikladnoi Spektroskopii, Vol. 64, No. 3, pp. 374–385, May–June, 1997.     

场发射显示Ag膜电极的制备及其电性能

场发射显示(FED)被认为是CRT的平板化,受到人们关注。作者采用直流磁控溅射法,在Al₂O₃过渡层上制备面心立方结构的Ag多晶薄膜。通过XRD、SEM、AFM测试分析发现,溅射功率分为两个区域,在溅射功率不高于2.8 kW时,沉积速率随着功率线性增大,得到Ag膜晶粒尺寸均一,薄膜电阻率逐步降低;溅射功率高于2.8 kW后,沉积速率没有显著增大,出现较多的大晶粒,电阻率升高,并且从理论上给出了解释。综合来看,溅射功率在2.8 kW所制备的Ag膜微观结构质量达到最佳,电阻率也达到最小值。     

射频溅射功率对AZO薄膜结构及光电特性和热稳定性的影响

采用射频磁控溅射法,在玻璃基片上制备了ZnO:Al(AZO)透明导电薄膜。用X射线衍射(XRD)仪、紫外-可见分光光度计、方块电阻测试仪和台阶仪对不同溅射功率下Al掺杂ZnO薄膜的结晶、光学、电学性能、沉积速率以及热稳定性进行了研究。研究结果表明:不同溅射功率下沉积的AZO薄膜具有六角纤锌矿结构,均呈c轴择优取向;(002)衍射峰强和薄膜的结晶度随溅射功率的提高逐渐增强;随溅射功率的提高,AZO薄膜的透射率有所下降,但在可见光(380～780nm)范围内平均透射率仍80%;薄膜的方块电阻随溅射功率的增加逐渐减小;功率为160～200W时,薄膜的热稳定性最好,升温前后方块电阻变化率为13%。     

ZnO薄膜的制备和结构特性及应变

在SiO₂/Si衬底上面,利用射频磁控溅射方法,在不同的工艺条件下生长ZnO薄膜,然后进行热处理(600～1000℃退火).研究了氩氧比和退火温度对薄膜结晶性能的影响.薄膜的表面结构和晶体特性通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)来进行表征.结果表明:所制备的薄膜为多晶纤锌矿结构,具有垂直于衬底的c轴(002)方向的择优取向性.热处理可使ZnO(002)衍射峰相对强度增强,半峰全宽(FWHM)变小,即退火使c轴生长的薄膜取向性增强.未经退火的ZnO薄膜存在张应力,经过热处理后应力发生改变,最后变成压应力,并且随着退火温度的升高,压应力逐渐增大.     

磁控溅射法制备钛掺杂WO3薄膜结构和性能的研究

采用中频孪生非平衡磁控溅射技术制备钛掺杂WO_3薄膜。运用X射线衍射(XRD),拉曼光谱、紫外分光光度计、计时安培分析仪和原子力显微镜(AFM)等测试手段分析了钛掺杂WO_3薄膜的结构和光学性能。实验结果表明,掺杂后的薄膜在相同的热处理条件下晶化程度降低,晶粒细化,离子抽出和注入的通道大大增多,钛掺杂原子数分数0．051的着色响应速度提高,循环寿命提高了4倍以上,但着色后透射率下降。